短波治疗仪的功耗控制装置及短波治疗仪的制作方法

1.本实用新型涉及功放领域，特别是涉及一种短波治疗仪的功耗控制装置及短波治疗仪。


背景技术：

2.现有技术中短波治疗仪中采用功率放大器将信号源输出的正弦信号进行放大后输出至负载，电源与功率放大器之间设置有电感，由于电感的电流不能突变，导致功率放大器在导通的过程中不会产生较大的功率损耗。但功率放大器在关断的过程中处于截止状态，会产生较大的功率损耗，导致功率放大器输出至负载的功率较低，功率放大器的工作效率较低。


技术实现要素：

3.本技术的目的是提供一种短波治疗仪的功耗控制装置及短波治疗仪，快功率放大器的关断时间，使得功率放大器在关断的过程中消耗的能量降低，提高功率放大器的工作效率。
4.为解决上述技术问题，本技术提供了一种短波治疗仪的功耗控制装置，包括滤波模块及调整模块；
5.所述滤波模块的第一端与电源连接，所述滤波模块的第二端与功率放大器的第一端连接；
6.所述功率放大器的第一端与负载的第一端连接，所述负载的第二端接地，所述功率放大器的第二端接地，所述功率放大器的控制端接信号源的输出正端，用于根据所述信号源输出的信号将运算放大器的第一端与第二端连接；
7.所述调整模块的第一端与所述功率放大器的第一端连接，所述调整模块的第二端与所述功率放大器的控制端连接，用于将所述功率放大器输出的正弦波信号调整至方波信号反馈至所述功率放大器的控制端。
8.优选的，还包括直流偏置模块，所述直流偏置模块的第一端与所述信号源的输出负端连接，所述直流偏置模块的第二端与所述功率放大器的控制端连接；
9.所述直流偏置模块用于辅助所述功率放大器振荡。
10.优选的，所述直流偏置模块包括第一电阻、第一电感、第一电容、第一二极管及第五电阻；
11.所述第一电阻的第一端接电源的输出正端，所述第一电阻的第二端分别与所述第一电容的第一端及所述第一电感的第一端连接，所述第一电感的第二端分别与所述第五电阻的第一端及所述功率放大器的控制端连接，所述第五电阻的第二端与所述第一二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极分别与所述第一电容的第二端、所述电源的输出负端及所述信号源的输出负端连接后接地。
12.优选的，还包括输入阻抗匹配模块，所述输入阻抗匹配模块的第一端与所述信号
源的输出正端连接，所述输入阻抗匹配模块的第二端与所述功率放大器的控制端连接，所述输入阻抗匹配模块用于将所述信号源与所述功率放大器阻抗匹配。
13.优选的，所述输入阻抗匹配模块包括第二电容、第六电容及第四电感；
14.所述第六电容的第一端与所述信号源的输出正端连接，所述第六电容的第二端分别与所述第四电感的第一端及所述第二电容的第一端连接，所述第四电感的第二端接地，所述第二电容的第二端与所述功率放大器的控制端连接。
15.优选的，还包括输出阻抗匹配模块，所述输出阻抗匹配模块的第一端与所述功率放大器的第一端连接，所述输出阻抗匹配模块的第二端与所述负载的第一端连接，所述输出阻抗匹配模块用于将所述功率放大器与所述负载阻抗匹配。
16.优选的，所述输出阻抗匹配模块包括第四电容、第五电容及第三电感；
17.所述第四电容的第一端与所述功率放大器的第一端连接，所述第四电容的第二端与所述第三电感的第一端连接，所述第三电感的第二端与所述第五电容的第一端连接，所述第五电容的第二端接地。
18.优选的，所述滤波模块包括第三电容及第二电感；
19.所述第三电容的第一端与所述第二电感的第一端连接且连接的公共端与所述电源连接，所述第三电容的第二端接地，所述第二电感的第二端与所述功率放大器的第一端连接。
20.优选的，所述调整模块包括第七电容、第八电容、第九电容及第五电感；
21.所述第七电容的第一端与所述第五电感的第一端连接，且连接的公共端与所述功率放大器的第一端连接，所述第七电容的第二端接地，所述第五电感的第二端与所述第九电容的第一端连接，所述第九电容的第二端与所述第八电容的第一端连接，且连接的公共端与所述功率放大器的控制端连接，所述第八电容的第二端接地；
22.所述第五电感及第九电容用于将所述功率放大器输出的正弦波调整为方波输出至所述功率放大器的控制端，所述第七电容用于将所述功率放大器输出的信号与所述第五电感及第九电容阻抗匹配，所述第八电容用于将所述第五电感及第九电容输出的信号与所述功率放大器阻抗匹配。
23.为解决上述技术问题，本技术还提供了一种短波治疗仪，包括上述的短波治疗仪的功耗控制装置，还包括信号源及功率放大器，所述信号源与所述功率放大器的控制端连接，所述短波治疗仪的功耗控制装置与所述功率放大器的控制端及第一端连接。
24.本技术提供了一种短波治疗仪的功耗控制装置及短波治疗仪，应用于功放领域，包括滤波模块及调整模块；滤波模块的第一端与电源连接，滤波模块的第二端与功率放大器的第一端连接；调整模块用于将功率放大器输出的正弦波信号调整至方波信号反馈至功率放大器的控制端。由于方波信号的上升沿时间较短，可以减少功率放大器处于截止状态的时间，加快功率放大器的关断时间，使得功率放大器在关断的过程中消耗的能量降低，提高功率放大器的工作效率。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施
例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本技术提供的一种短波治疗仪的功耗控制装置的结构示意图；
27.图2a为本技术提供的功率放大器的第一端的电流及电压的曲线图；
28.图2b为本技术提供的信号源的波形图；
29.图3为本技术提供的另一种短波治疗仪的功耗控制装置的结构示意图。
具体实施方式
30.本技术的核心是提供一种短波治疗仪的功耗控制装置及短波治疗仪，快功率放大器的关断时间，使得功率放大器在关断的过程中消耗的能量降低，提高功率放大器的工作效率。
31.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
32.图1为本技术提供的一种短波治疗仪的功耗控制装置的结构示意图，包括滤波模块1及调整模块2；
33.滤波模块1的第一端与电源连接，滤波模块1的第二端与功率放大器q1 的第一端连接；
34.功率放大器q1的第一端与负载r3的第一端连接，负载r3的第二端接地，功率放大器q1的第二端接地，功率放大器q1的控制端接信号源v2的输出正端，用于根据信号源v2输出的信号将运算放大器的第一端与第二端连接；
35.调整模块2的第一端与功率放大器q1的第一端连接，调整模块2的第二端与功率放大器q1的控制端连接，用于将功率放大器q1输出的正弦波信号调整至方波信号反馈至功率放大器q1的控制端。
36.考虑到现有技术中短波治疗仪中采用功率放大器q1将信号源v2输出的正弦信号进行放大后输出至负载r3，电源与功率放大器q1之间设置有电感，由于电感的电流不能突变，导致功率放大器q1在导通的过程中不会产生较大的功率损耗。但功率放大器q1在关断的过程中处于截止状态，会产生较大的功率损耗，导致功率放大器q1输出至负载r3的功率较低，功率放大器q1 的工作效率较低。
37.本技术提供了一种短波治疗仪的功耗控制装置，包括滤波模块1及调整模块2，滤波模块1设置在电源v3与功率放大器q1的第一端之间，对电源v3 输出的电流进行滤波，滤波模块1包括电感；调整模块2设置在功率放大器 q1的第一端与控制端之间，调整模块2将功率放大器q1输出的正弦波信号调整为方波信号反馈至功率放大器q1的控制端。由于方波的上升沿时间较短，在功率放大器q1关断时，可以减少功率放大器q1的关断时间。
38.具体的，图2a为本技术提供的功率放大器的第一端的电流及电压的曲线图；图2b为本技术提供的信号源的波形图；在功率放大器q1导通时，由q1 点移动到q2点，由于滤波模块1中包括电感器件，在功率放大器q1导通时电流不会突变，在导通时，功率放大器q1处于低电压、大电流的状态，损耗较小。在导通时间达到π时间后，由q2点移动到q3点，此时电
流达到峰值电流，此时电压依然较低。在导通时间在π到2π期间，功率放大器q1此时经过最大功耗点q0。所以想实现功率放大器q1在工作的过程中功耗降低，需要使得功率放大器q1在关断过程的时间变短，即q2到q3的过程。
39.由于正弦波的上升沿时间较长，将正弦波转换为方波，由于方波的上升沿时间较短，那么功率放大器q1在关断的过程中可以减少处于功耗较大的状态的时间，所以可以降低功耗，使得工作效率提高。
40.本技术提供了一种短波治疗仪的功耗控制装置，应用于功放领域，包括滤波模块1及调整模块2；滤波模块1的第一端与电源连接，滤波模块1的第二端与功率放大器q1的第一端连接；调整模块2用于将功率放大器q1输出的正弦波信号调整至方波信号反馈至功率放大器q1的控制端。由于方波信号的上升沿时间较短，可以减少功率放大器q1处于截止状态的时间，加快功率放大器q1的关断时间，使得功率放大器q1在关断的过程中消耗的能量降低，提高功率放大器q1的工作效率。
41.在上述实施例的基础上：
42.作为一种优选的实施例，还包括直流偏置模块3，直流偏置模块3的第一端与信号源v2的输出负端连接，直流偏置模块3的第二端与功率放大器q1 的控制端连接；
43.直流偏置模块3用于辅助功率放大器q1振荡。
44.考虑到功率放大器q1不易起振，本技术设置了直流偏置模块3，直流偏置模块3与功率放大器q1的控制端连接，提供一个偏置信号，以辅助功率放大器q1的振荡。
45.通过设置了直流偏置模块3，功率放大器q1可以减少一部分在工作过程中的导通损耗。
46.作为一种优选的实施例，直流偏置模块3包括第一电阻r1、第一电感l1、第一电容c1、第一二极管d1及第五电阻r5；
47.第一电阻r1的第一端接电源v1的输出正端，第一电阻r1的第二端分别与第一电容c1的第一端及第一电感l1的第一端连接，第一电感l1的第二端分别与第五电阻r5的第一端及功率放大器q1的控制端连接，第五电阻r5 的第二端与第一二极管d1的阳极连接，第一二极管d1的阴极分别与第一电容c1的第二端、电源v1的输出负端及信号源v2的输出负端连接后接地。
48.具体的，直流偏置模块3的器件的参数由功率放大器q1的参数决定，本技术在此处不做过多限定。
49.需要说明的是，直流偏置模块3的具体连接关系包括但不限于上述方式，本技术在此处不做过多限定。
50.作为一种优选的实施例，还包括输入阻抗匹配模块4，输入阻抗匹配模块 4的第一端与信号源v2的输出正端连接，输入阻抗匹配模块4的第二端与功率放大器q1的控制端连接，输入阻抗匹配模块4用于将信号源v2与功率放大器q1阻抗匹配。
51.考虑到信号源v2输出的阻抗与功率放大器q1的阻抗可能不同，在信号源v2输出的阻抗与功率放大器q1的阻抗匹配时，传输的功率才可能达到最大功率输出。所以在信号源v2与功率放大器q1之间设置一个输入阻抗匹配模块4，用于匹配信号源v2与功率放大器q1的阻抗。
52.作为一种优选的实施例，输入阻抗匹配模块4包括第二电容c2、第六电容c6及第四
电感l4；
53.第六电容c6的第一端与信号源v2的输出正端连接，第六电容c6的第二端分别与第四电感l4的第一端及第二电容c2的第一端连接，第四电感l4的第二端接地，第二电容c2的第二端与功率放大器q1的控制端连接。
54.具体的，输入阻抗匹配模块4的具体参数由功率放大器q1以及信号源 v2共同决定，本技术在此处不做过多限定。
55.需要说明的是，输入阻抗匹配模块的具体连接关系包括但不限于上述方式，本技术在此处不做过多限定。
56.作为一种优选的实施例，还包括输出阻抗匹配模块5，输出阻抗匹配模块 5的第一端与功率放大器q1的第一端连接，输出阻抗匹配模块5的第二端与负载r3的第一端连接，输出阻抗匹配模块5用于将功率放大器q1与负载r3 阻抗匹配。
57.考虑到功率放大器q1输出的阻抗与负载r3的阻抗可能不同，在功率放大器q1输出的阻抗与负载r3的阻抗匹配时，传输的功率才可能达到最大功率输出。所以在功率放大器q1与负载r3之间设置一个输入阻抗匹配模块，用于匹配功率放大器q1与负载r3的阻抗。
58.作为一种优选的实施例，输出阻抗匹配模块5包括第四电容c4、第五电容c5及第三电感l3；
59.第四电容c4的第一端与功率放大器q1的第一端连接，第四电容c4的第二端与第三电感l3的第一端连接，第三电感l3的第二端与第五电容c5的第一端连接，第五电容c5的第二端接地。
60.具体的，输出阻抗匹配模块5的具体参数由功率放大器q1以及负载r3 共同决定，本技术在此处不做过多限定。
61.需要说明的是，输出阻抗匹配模块5的具体连接关系包括但不限于上述方式，本技术在此处不做过多限定。
62.作为一种优选的实施例，滤波模块1包括第三电容c3及第二电感l2；
63.第三电容c3的第一端与第二电感l2的第一端连接且连接的公共端与电源连接，第三电容c3的第二端接地，第二电感l2的第二端与功率放大器q1 的第一端连接。
64.考虑到电源输出的电流中可能包括部分交流电，会影响功率放大器q1的工作，所以本技术设置了一个滤波模块1将电源输出的交流电滤除。
65.具体的，滤波模块1通过第三电容c3及第二电感l2实现滤波，第三电容c3及第二电感l2的参数由功率放大器q1及电源决定，本技术在此处不做过多限定。
66.需要说明的是，滤波模块1的具体连接关系包括但不限于上述连接关系，本技术在此处不做过多限定。
67.作为一种优选的实施例，调整模块2包括第七电容c7、第八电容c8、第九电容c9及第五电感l5；
68.第七电容c7的第一端与第五电感l5的第一端连接，且连接的公共端与功率放大器q1的第一端连接，第七电容c7的第二端接地，第五电感l5的第二端与第九电容c9的第一端连接，第九电容c9的第二端与第八电容c8的第一端连接，且连接的公共端与功率放大器q1的控制端连接，第八电容c8的第二端接地；
69.第五电感l5及第九电容c9用于将功率放大器q1输出的正弦波调整为方波输出至
功率放大器q1的控制端，第七电容c7用于将功率放大器q1输出的信号与第五电感l5及第九电容c9阻抗匹配，第八电容c8用于将第五电感 l5及第九电容c9输出的信号与功率放大器q1阻抗匹配。
70.考虑到正弦波的上升沿时间较长，导致功率放大器q1在关断的过程中消耗过多能量，本技术设置了一个调整模块2将正弦波调整为方波，功率放大器 q1在关断的过程中的时间变短，可以减少关断信号的能量。
71.具体的，由于正弦波与其三次谐波及五次谐波叠加后可以变成方波，本技术将功率放大器q1输出的正弦波进行三次谐波和五次谐波的选频，并将三次谐波及五次谐波与正弦波叠加，合成方波输入至功率放大器q1的控制端，功率放大器q1的关断时间会缩短。第五电感l5及第九电容c9将频率选定目标频率，频带选定三次谐波及五次谐波，实现了将正弦波调整为方波。
72.此外，考虑到功率放大器q1与第五电感l5及第九电容c9的阻抗会存在不匹配的现象，本技术通过第七电容c7及第八电容c8实现阻抗匹配。
73.综上，通过第五电感l5及第九电容c9将功率放大器q1的关断时间缩短，通过第七电容c7及第八电容c8实现阻抗匹配。
74.本技术还提供了一种短波治疗仪，包括上述的短波治疗仪的功耗控制装置，还包括信号源v2及功率放大器q1，信号源v2与功率放大器q1的控制端连接，短波治疗仪的功耗控制装置与功率放大器q1的控制端及第一端连接。
75.本技术提供的短波治疗仪的介绍请参照上述实施例，在此处不再赘述。
76.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
77.还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
78.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。